井下皮帶打滑現象分析及處理措施

王 飛

（山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030000）

井下皮帶機是煤礦行業應用廣泛的運輸設備，具有運輸能力強、適應傾角大、安裝方便以及運輸距離長等優點。在實際生產工作中，皮帶較易在啟動階段出現打滑現象，導致滾筒發熱，皮帶與滾筒之間接觸表面由于磨損變光滑，摩擦阻力變得更小，進而影響皮帶機的使用壽命，影響礦井正常生產，導致煤礦企業增加不必要的成本開支。在實際工作中，皮帶機打滑主要受預緊力F0、摩擦力系數μ、皮帶繞滾筒所形成的包角α等因素影響。本文以官地礦為例，列舉出導致打滑現象的實際因素，提出針對性處理措施。

1 皮帶打滑機理分析

帶式輸送機依靠摩擦力作為動力驅動皮帶運轉。皮帶機處于靜止狀態下，皮帶受到初張力F0張緊在兩個滾筒上。運轉時，輸送帶在驅動滾筒繞入點的張力由F0增至F1，繞出點的張力則由F0變為F2，如圖1所示

圖1 皮帶受力簡圖

則皮帶所受摩擦力：

根據歐拉公式：

式中：

F1-皮帶繞入滾筒所受拉力；

F2-皮帶繞出滾筒所受拉力；

μ-皮帶與滾筒之間摩擦力系數；

α-皮帶繞滾筒所形成的包角。

由于帶傳動在工作時總長度不變，則其緊邊拉力的增加量應等于松邊拉力的減小量，即：

根據以上公式整理可以得出滾筒提供給皮帶的最大摩擦力為：

由公式4可以得出，影響皮帶與滾筒間摩擦力的因素主要包括：

（1）預緊力F0；

（2）摩擦力系數μ；

（3）皮帶繞滾筒所形成的包角α。

若以上因素發生變化，導致摩擦力減小，不足以提供帶能夠傳遞的有效拉力，即發生打滑現象。

2 實際工作中皮帶打滑原因分析

根據以上理論分析，結合官地礦皮帶打滑現場分析，可以得出以下幾種常見打滑原因：

（1）預緊力F0變小

巷道正常向前掘進過程中，每向前掘進6m左右，即皮帶機末端需進行向前移動，通過在皮帶某處將皮帶拆開的方法，續接一定長度皮帶，搭設皮帶架，進行延長操作。在此過程后，皮帶機頭位置進行拉緊操作，保證皮帶具有一定的預緊力。但在延長皮帶及拉緊操作過程中，由于人工操作精度低，難免造成皮帶過于松弛，導致預緊力減小，皮帶在運行過程中發生打滑幾率增大。

（2）摩擦力系數μ變小

① 井下環境復雜，在施工過程中，頂板漏水及巷道積水過多導致皮帶沾水，處于濕滑狀態，在與滾筒相互作用過程中其摩擦力系數減小，易導致其摩擦力不足以提供傳遞的拉力，發生打滑現象。

② 長時間使用使皮帶及滾筒表面紋路磨損嚴重，導致其表面較為光滑，摩擦力系數減小，也是造成打滑現象發生的一大原因。

（3）皮帶繞滾筒所形成的包角α減小

由于該礦井下煤層坡度變化較大，搭設皮帶機頭可能處于坡度變化較大位置處，出現如圖2所示情形，靜止狀態下皮帶貼合在皮帶架上，在運行時，下部皮帶由于滾筒作用，其角度未發生變化，而上部皮帶由于受到拉力作用，上皮帶“飛”出皮帶架,導致其包角α減小，從而增大發生打滑的幾率。

圖2 靜止與運行狀態下皮帶運動簡圖

3 打滑處理措施

針對不同原因產生的打滑現象，從理論及現場原因分析，提出解決方案如下：

（1）增大預緊力

① 通過皮帶機頭拉緊裝置對皮帶進行拉緊操作，移動滾筒位置，可增大皮帶行程，在皮帶長度一定的情況下可增大皮帶預緊力，該處理方法可有效解決打滑問題，適用于皮帶較為松弛情況下，但若皮帶松弛現象較為嚴重，皮帶機頭拉緊裝置移動滾筒將無法滿足拉緊要求。

② 由于井下環境復雜，皮帶機進行長距離運輸時，出現皮帶松弛嚴重情況下，通過綜掘設備將機尾部位向前拖拽，可大幅提高預緊力。

③ 若皮帶打滑不嚴重，只在啟動皮帶機時出現該狀況，即皮帶表面潮濕或略微松弛情況下，可通過增加載荷的方式防止打滑發生，啟動前向皮帶上放置煤矸，增大皮帶所受重力，則其預緊力隨之增大，該措施適用于啟動時發生的打滑不嚴重情形。

（2）增大摩擦力系數

① 通過更換滾筒和皮帶的方式，改變其表面紋路，增大其摩擦力系數。

② 若打滑現象不嚴重，只在啟動階段出現打滑時，可通過向滾筒與皮帶接觸位置處鋪灑沙礫，增大其接觸表面粗糙度，提高滾筒驅動皮帶運動的能力，該措施需在皮帶靜止狀態下操作，防止不必要事故發生。

③ 若由于工作環境潮濕導致皮帶表面粗糙度降低，其摩擦力系數減小，可通過減小其除塵水幕水量等方法，降低皮帶潮濕程度，提高其摩擦力系數。

（3）增大皮帶繞滾筒所形成的包角

通過改變皮帶機頭副滾筒高度，改變皮帶繞主滾筒所形成的包角，可提高其摩擦力，減小打滑發生的幾率，如圖3所示。

圖3 調整副滾筒示意圖

4 結論

通過理論分析，結合官地礦常發生的皮帶打滑現象，總結出易引起皮帶打滑原因，并針對該礦生產條件及環境，對皮帶打滑提出相應處理措施，該礦依據此處理措施，半年以來皮帶打滑現象明顯減小，打滑維修時間大大降低，該措施可推廣至其他礦井生產單位。